Preparation and utilization of Poly(2-Alkyl/Aryl-2-Oxazoline)-polyethyleneimine copolymers as thermal latent curing agents for one-component epoxy resins
Poli(2-Alkil/Aril-2-Oksazolin)-polietilenimin kopolimerlerinin termal geciktirici kürleme ajanları olarak hazırlanması ve tek bileşenli epoksi reçinelerde kullanılması
- Tez No: 831972
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR DIZMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 124
Özet
Kompozit malzemeler, üstün mekanik ve termal özelliklerinden dolayı son yıllarda otomotiv, paketleme, havacılık ve sivil yapılar gibi çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Geniş çapta araştırılan kompozit ailelerden biri olan PMC'ler, imalat kolaylığı, yüksek mukavemet-ağırlık oranı ve dayanıklılık sunar. Termoplastikler ve termosetler, PMC'lerde matris olarak kullanılan iki tür polimerdir. Epoksi reçineler, olağanüstü mekanik özellikleri, iyi yapışma özellikleri ve yüksek termal ve korozyon direnci nedeniyle genellikle PMC'lerde devamlı faz olarak kullanılan termoset polimerlerdir. Epoksi reçineler, bir kürleme maddesi ile önceden karıştırılıp karıştırılmadığına göre iki bileşenli ve tek bileşenli epoksi reçine sistemleri olarak iki gruba ayrılır. Tek bileşenli epoksi reçine sistemleri, iki bileşenli epoksi reçine sistemlerinin düşük kap ömrü, karmaşık çalışma ve istikrarsız ürün kalitesi gibi dezavantajlarının üstesinden gelmek için tasarlanmıştır. Geciktirici kürleme ajanları ve epoksi reçineler, tek bileşenli epoksi reçinelerin bileşenleridir. Geciktirici kürleme ajanlarının oda sıcaklığında reaktivitesi yoktur ve termal, radyasyon, nem veya ultrasonik stimülasyon gibi harici uyaranlara ihtiyaç duyarlar. Bununla birlikte, geciktirici kürleme ajanlarının stabilitesi ve raf ömürleri ele alınmayı beklemektedir. Termal geciktirici kürleme ajanları, tek bileşenli epoksi reçine sistemlerinde geciktirici kürleme ajanları olarak yaygın şekilde kullanılır. Bu tez çalışmasında, tek bileşenli epoksi reçine sistemlerinde kullanılmak üzere polioksazolin-polietilenimin bazlı termal geciktirici kürleme ajanları hazırlandı. Birinci bölümde termal geciktirici kürleme ajanları ve polietileniminlere giriş yapıldı. Ek olarak, polioksazolinler ve türevleri, yani polioksazolin-polietilenimin kopolimerleri tartışıldı. İkinci bölüm, polioksazolin homopolimerlerinin ve polioksazolin-polietilenimin kopolimerlerinin sentezini ve karakterizasyonunu kapsamaktadır. 2-propil-2-oksazolin ve 2-pentil-2-oksazolin monomerleri sentezlendi ve ticari olarak temin edilebilen 2-etil-2-oksazolin ve 2-fenil-2-oksazolin hazırlandı. Farklı moleküler ağırlıklara sahip homopolimerler sentezlendi ve farklı bileşimlere hidrolize edildi. Homopolimerlerin ve kopolimerlerin yapısal ve termal özellikleri, 1H NMR, FTIR, GPC, TGA ve DSC kullanılarak değerlendirildi. Üçüncü bölümde, tek bileşenli epoksi reçineler için termal geciktirici kürleme ajanı olarak polioksazolin-polietilenimin kopolimerleri hazırlanmış ve kürlenme davranışları incelenmiştir. Bu çalışmada, moleküler ağırlıkları 1000, 2000 ve 5000 g/mol olan homopolimerler üç bileşim halinde hidrolize edildi. Tek bileşenli epoksi reçine sistemleri için epoksi reçinesi olarak DGEBA seçilmiştir. Hazırlanan sistemlerin kürleme davranışını keşfetmek için dinamik ve izotermal DSC gerçekleştirilmiştir. Moleküler ağırlığın, asılı grupların ve bileşimin termal geciktirici kürleme ajanlarının kürleme davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sonuçlar, bu sistemlerin, asılı grupların sterik engellemesi nedeniyle, özellikle daha hidrofobik ve hacimli gruplara sahip kopolimerlerde, düşük hidroliz oranlarında gecikme sağladığını göstermiştir. Son bölümde ise araştırma sonuçları özetlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent decades, composite materials, owing to their superior mechanical and thermal properties, have been utilized in various fields, such as automotive, packaging, aviation, and civil structures. Polymer-matrix composites (PMCs), one of the most widely researched composite families, offer ease of fabrication, a high strength-to-weight ratio, and durability. Thermoplastics and thermosets are two types of polymers used as matrices in PMCs. Epoxy resins are thermosetting polymers that are generally used as the continuous phase in PMCs because of their outstanding mechanical properties, good adhesion characteristics, and high thermal and corrosion resistance. Epoxy resins are classified into two groups based on whether they are premixed with a curing agent: two-component and one-component epoxy resins. One-component epoxy resins are designed to overcome the disadvantages of two-component epoxy resins, such as low pot life, complicated operation, and unstable product quality. Latent curing agents and epoxy resins are the constituents of one-component epoxy resins. Latent curing agents have no reactivity at room temperature and require external stimuli to be active such as thermal, radiation, moisture, or ultrasonic stimulation. Nonetheless, the stability of latent curing agents and their shelf lives remain to be addressed. Thermal latent curing agents are widely utilized as latent curing agents in one-component epoxy resin systems. In this thesis, polyoxazoline-polyethyleneimine-based thermal latent curing agents were prepared for use in one-component epoxy resins. In the first chapter, an introduction was given to thermal latent curing agents and polyethylene imines. Additionally, polyoxazolines and their derivatives, that is, polyoxazoline-polyethyleneimine copolymers, were discussed. In the second chapter, the synthesis and characterization of polyoxazoline homopolymers and polyoxazoline-polyethyleneimine copolymers were provided. 2-propyl-2-oxazoline and 2-pentyl-2-oxazoline monomers were synthesized and commercially available 2-ethyl-2-oxazoline and 2-phenyl-2-oxazoline were prepared. Homopolymers with different molecular weights were synthesized and hydrolyzed into different compositions. The structural and thermal properties of the homopolymers and copolymers were evaluated using 1H NMR, FTIR, GPC, TGA, and DSC. In the third chapter, polyoxazoline-polyethyleneimine copolymers were prepared as thermal latent curing agents for one-component epoxy resins, and their curing behavior was investigated. In this study, homopolymers with molecular weights of 1,000, 2,000, and 5,000 g/mol were hydrolyzed into three compositions. DGEBA was chosen as the epoxy resin for the one-component epoxy resins. Dynamic and isothermal DSC tests were performed to explore the curing behavior of the prepared OCERs. The effects of molecular weight, pendant groups, and composition on the curing behavior of thermal latent curing agents were studied. The results indicated that these systems provide latency, especially copolymers with more hydrophobic and bulky groups at low hydrolysis ratios, owing to the steric hindrance of pendant groups. In the last chapter, the research results were summarized.
Benzer Tezler
- Preparation and utilization of poly(2-alkyl/aryl-2-oxazoline)-imidazole complexes as thermal latent curing agents for one-component epoxy resins
Poli(2-alkil/aril-2-okzolin)-imidazol komplekslerinin termal geciktirici kürleme ajanları olarak hazırlanması ve tek bileşenli epoksi reçinelerde kullanılması
ASU ECE ATEŞPARE
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
KimyaSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR DIZMAN
- Preparation and utilization of poly(2-ethyl-co-2-alkyl/aryl-2-oxazoline)-imidazole complexes as thermal latent curing agents for one-component epoxy resins
Poli(2-etil-co-2-alkil/aril-2-okzolin)-imidazol komplekslerinin termal geciktirici kürleme ajanları olarak hazırlanması ve tek bileşenli epoksi reçinelerde kullanılması
TAHA BEHROOZI KOHLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilim ve TeknolojiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR DIZMAN
- Yeni nesil fonksiyonel kopolimer-raft ajan/organo-silikat nanoyapılarının sentezi ve karakterizasyonu
The synthesis and characterization of novel functional copolymer-raft agent/organo-silicate nanostructures
ABDULLAH ERNUR SÖYLEMEZ
Doktora
Türkçe
2017
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE GÜNAY KİBARER
- Reaktif ekstrüzyon yöntemiyle polipropilen/fonksiyonel kopolimer/organik montmorillonit kil nanomalzemelerin hazırlanması
Preparation of polypropylene/functional copolymer/organo-montmorillonite clay nanomaterials by reactive extrusion
EREN ALTUNGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDOĞAN ALPER
PROF. DR. M. O. ZAKİR RZAYEV
- Design and synthesis of complex biomacrolecules and their use in various applications
Karmaşık biyomakromoleküllerin tasarımı, sentezi ve değişik uygulamalarda kullanımı
SEVİM MANOLYA KUKUT
Doktora
İngilizce
2012
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. OKŞAN KARAL-YILMAZ
PROF. DR. YUSUF YAĞCI